武大水力学习题第7章明槽恒定流动课件.doc
武汉大学水力学课本习题解答7章
h=hm= =3.006 m
b=βmhm=1.828 m，Am= 3.006×(1.828+1.5×3.006) = 19.05 m2，v=Q/A=1.575 m
（2）按A/Am=1.04设计实用经济断面，查表7-2-2，β=3.202，h/hm= 0.683，
（2）乙河：A = Q/v = 252.2 m2， =1.309 >1急流
7-17一梯形断面渠道，底宽b= 10 m，边坡系数m= 1.5，流量Q= 20 m3/s，分别对底坡i= 0.0005和i= 0.3两种情况确定其临界水深。
解：（1）i= 0.0005, cosθ=
试算：……，取h = 0.714 m，A = 0.714×(10+1.5×0.714) =7.905 m2，
7-18有一矩形断面渠道，宽度B= 6 m，糙率n= 0.015，流量Q= 15 m3/s，求临界水深hK和临界坡度iK。
解：q = Q/b = 2.5 m2/s， = 0.86 m，AK= 6×0.86 =5.16 m2，
χK= 6+2×0.86 = 7.72 m，RK= AK/χK= 0.668 m，CK= RK1/6/n = 62.34
解：i=J=JP=△h/L=1/3600，A= 2×(2.2+1.5×2 ) = 10.4 m2，
χ= 2.2+2×2× = 9.41 m，R=A/χ= 1.105 m
n=AR2/3i1/2/Q= 0.0228
7-3一石渠的边坡系数m= 0.1，糙率n= 0.020，底宽b= 4.3 m，水深h= 2.75 m，底坡i= 1/2000，求流量和流速。
解：由式（7-2-7），三角形断面β= 0，得
水力学第七章
v
v
当水流的流速等于波速（v= vw）时，微波向下游传播的绝对速度是 2 vw。
2
1
v
当水流流速大于波速（v > vw）时， 微波只向投石点下游传播，对上游的流动 没有影响。
vw + v
明渠流态：缓 流 v < vw ； 临界流 v = vw； 急 流 v > vw 式中，v 为水流速度，vw 为微波（扰动波）波速
1
av2 gh
1 Fr2
0
4
hk
临界流 Es min
缓流
d Es 0 dh
急流 d Es 0
dh
Es
Frk 2
aQ2 gAk3
Bk
avk 2 g Ak
avk 2 ghk
1
Bk
Fr 2 1, Es Esmin, h hk
当 h hk :
aQ2 Fr gA3
B aQ2 1 1 Fr2 0 d Es 0 缓流
Q2 1.0502
255
g 9.80
计算过程详见下表
次序 h
B
A
A3
A3/B
1 1.200 13.6 14.2 2839.2 208.8
2 1.250 13.8 14.8 3270.6 237.9
3 1.270 13.8 15.1 3455.3 250.2
4 1.350 14.1 16.2 4278.2 304.5
K hk h2
Lj 2
1
2
K
a
h1 P1
v1
Ff i = 0
v2 P2
h2 K x
1
Lj
2
取跃前和跃后断面之间水体为控制体，作受力图进行分析： 考虑控制体沿水流方向 x 的动量方程
水力学_第7章 明渠流动
2
2
例如，人工开凿的大部分渠道
3
3
A f (h)
非棱柱体渠道 •断面形状
1 棱 柱 体 非 棱 柱 非棱柱体（纽面） 体 棱 柱 体 1
•尺寸
沿程改变
•底坡
•糙率
渠道弯曲
2
2
例如，天然河道
人工渠道连接段（扭面）
3
3
A f (h, l )
1
棱 柱 体
非 棱 柱 非棱柱体（纽面） 体 棱 柱 体
一种人工修建、或自然形成的渠
明渠流
有自由面（液面处为大气压强）。明 渠流又称无压流。
当液体通过明渠流动时，形成与大气相接触的自由水面，
表面各点压强均为大气压强，故明渠流为无压流。 明渠流特点： ①具有自由水面（水面压强为大气压），重力是流动的 主要动力；
②底坡的改变对断面流速和水深有直接影响；
③局部边界的变化引起水深在很长的流程上发生变化；
7.2.4 水力计算
校核渠道的过流能力 求水深 求底宽 求底坡
设计断面尺寸
校核渠道的过流能力
已知断面形状、b、h、m、底坡 i、糙率n
校核流量 Q
一电站已建引水渠
超高
为梯形断面， m =1.5，
底宽b=35m，n = 0.03， i =1/6500，渠底到堤顶 高程差为3.2m，电站引水流量 Q = 67m3/s。因工业发
77.4－67.0 =10.4 m3/s
3.2
m =1.5 b
求底坡
已知Q、n，m，n，h、b、求i
Q2 i 2 2 C A R
方法：直接计算
求底坡
例 一矩形断面渡槽，b = 2.0m，槽长l =120.m 进口处槽底高程 z1= 50.0m，槽身为预制混凝土 n = 0.013，设计流量 Q =10.0m3/s，槽中水深为
武大水力学习题集答案
27、
28、解:
29、
30、
h
=
p ρg
=
2.00H 2O
31、 P = 1937.9 N 35、（1）
32、 h = 0.663 m
33、 a =4.9 m/s2 34、 h=3.759 m
(2) Px == 15.68 kN ； Pz = 33.58 kN ； P =
P2 x
+
P2 z
= 37.06
T＝μ ( u + Δ ) A ; 14、ρ=1030Kg/m3 ,
x Δ−x
15、ρ=998.88Kg/m3, ν =μ/ρ=1.003-6m2/s，空气的μ=1.809×10-5N S/m2 ；16、 dp=2.19×107Pa 17、 γ =678(Kg/m3)=6644.4(N/m3), ρ=69.18(Kgf s2/m4)=678(Kg/m3)； 18、 F=26.38 N 19、
2-31 γ 2= γ 1V/(V-Ah)
2-32 θ=5.3°
第三章 水动力学基础
1、 ( √ ) 2、( × ) 3、 ( × ) 4、 ( √ ) 5、 ( × ) 6、(×) 7、(×) 8、(√) 9、 (×) 10、(√)
11、(√) 12、(√) 13、(×) 14、(√) 15、(×) 16、(×) 17、(√) 18、(3) 19、(2) 20、
ρg
方向向下
68、 h V3 = 5.33 mH2O ； 69、 q v = 0.031 m3／s =31 l／s 70、(1) q vmax = 0.0234 m3／s = 23.4 l／s ； h max = 5.9 m (2) p 2 = − 4.526 mH2O
武大水力学习题第7章 明槽恒定流动
第七章明槽恒定流动1、缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。
( )2、棱柱形明渠中形成 S2型水面曲线时，其弗劳德数F r 沿程减小。
( )3、S2 型水面曲线是发生在 ( )(1) 缓坡渠道中的缓流 (2) 陡坡渠道中的缓流(3) 缓坡渠道中的急流 (4) 陡坡渠道中的急流4、在明渠渐变流中 ( )(1)总水头线一定平行于底坡线(2)总水头线与自由水面相重合(3)测压管水头线与自由水面一致(4)水面线与底坡线平行5、发生水跃的充分必要条件是 ( )(1)从层流过渡到紊流(2)从陡坡过渡到缓坡(3)从缓流过渡到急流(4)从急流过渡到缓流6、已知某水闸下游收缩断面水深h c0 = 0.6 m (相应的跃后水深h c0 = 3.5 m) ,临界水深 h c = 1.6 m，下游河道水深t = 1.4 m ,则闸下将发生 ( )(1)远离水跃 (2) 临界水跃 (3) 淹没水跃 (4) 急流7、明渠中发生M3、S3、H3、A3 型水面曲线时，其弗劳德数F r ( )(1)小于1 (2)等于1 (3)大于1 (4)无法确定8、有两条梯形断面渠道 1和 2，已知其流量、边坡系数、糙率和底宽均相同，但底坡i1 > i2 ,则其均匀流水深h01和h02的关系为 ( ) (1)h01> h02(2)h01< h02(3)h01= h02(4)无法确定9、有两条梯形断面渠道 1 和 2，已知其流量、边坡系数、底坡和糙率均相同，但底宽b1 > b2 ,则其均匀流水深h01和h02的关系为 ( ) (1)h01大于h02 (2)h01小于h02(3)相等 (4)无法确定10、有两条梯形断面渠道 1 和 2，其流量、边坡系数、底宽及底坡均相同，但糙率n1 > n2，则其均匀流水深h01和h02的关系为 ( )(1)h01大于 h02 (2)h01小于 h02(3)相等 (4) 无法确定11、有四条矩形断面棱柱形渠道，其过水断面面积、糙率、底坡均相同，其底宽b与均匀流水深h。
第七章明槽恒定流动
第七章明槽恒定流动部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑第四节明槽恒定急变流明槽急变流：水跌、水跃、弯道水流，堰、闸水流等明槽急变流的过水断面上的压强分布不满足静水压强分布规律。
若以槽底为基准面，断面上的平均测压管水头应为，总水头向上凸起的水流，β <1；向下凹的水流，β >1。
本节按传统的一维总流分析方法介绍明槽恒定急变流的规律。
一．水跌 ( Hydaulic drop>当明槽水流由缓流过渡到急流的时候，水面会在短距离内急剧降落，这种水流现象称为水跌。
发生于：明槽底坡突然变陡处，跌坎，上、下游分别为缓流和急流。
边界突变，水流底部和下游的受力条件显著改变，使重力作用占主导地位，势能转变为动能，水面急剧地降落到临界水深线之下。
b5E2RGbCAP明槽渐变流水面线理论：水跌转折断面上的水深hD应等于临界水深。
实验观察，跌坎断面的水深hD约为0.7hK，h = hK的断面约在跌坎断面上游<3~4）hK处。
二．水跃(Hydraulic jump>明槽水流从急流过渡到缓流时水面突然跃起的局部水流现象称为水跃。
1．水跃现象及分类典型的水跃流动表面漩滚区有大量漩涡和掺气现象能量消耗作用，消能。
名称Fr1特征能量消耗波状水跃Undular jump 1－1.7形成一系列起伏不平的波浪，没有表面漩滚< 5%弱水跃Weakjump 1.7－2.5跃高小，下游水面较平静5－15%颤动水跃Oscillatingjump 2.5－4.5不稳定，水面产生较大波浪15－45%稳定水跃Steady jump 4.9－9.0理想的稳定状态45－70%强水跃 Strongjump > 9.0流态汹涌，有波浪70－85%水跃发生的原因：水流不可能以渐变流形式实现从急流经临界流再到缓流的过渡<1）能量守恒的要求<2）水面线陡直上升破坏稳定性水跃＝一个逆流传播的断波，波速＝来流流速，相对于两岸静止。
第七章 明渠恒定流
（3）局部边界的突然变化，都会造成水深在很长的流
程上发生变化。
2、底坡i ： 定义：渠道底部沿程单位长度的降低值称底坡或渠道纵坡。
i 1 2 l Z l sin
平坡：i=0，明槽槽底高程沿程不变者称为平坡。 正坡：i>0，明槽槽底沿程降低者称为正坡或顺坡。 逆坡：i<0，明槽槽底沿程增高者称为反坡或逆坡。
+
+
V ＞ C（急流）
V=C（临界流）
故：v＜c时，水流为缓流，干扰波可向上游传播。 v=c时，水流为临界流，干扰波不可向上游传播。 v＞c时，水流为急流，干扰波不可向上游传播。
（2）波速c：
C
△h
2 N 1
C
B
△A
△h
h
N
h
1 2 如图取1-1与2-2断面，列连续性方程：
v1 A cA v2 ( A A)
Q Q0 v v0 fQ ( fv ( h d ) )
h d
图上表明：
Q Q 0.95时， 达最大（ ） 1.087 max d Q0 Q0 v v 0.81时， 达最大（ ） 1.16 max d v0 v0 h h
无量纲参数图
5、最大充满度、允许流速
实际工程中，Q是变化的，因此h/d经常变化，故而 设计h/d一般〈0.95，以防止出现满管，使无压变有压 流动)。 为防止出现冲刷及淤积，一般也要求vmax与vmin
de 极小点： 0, Fr 1, 流动为临界流。 dh
（2）临界水深hc ： 定义：使断面单位能量得极小值的水深。
de aQ 由： 1 B0 3 dh gA 得： aQ g
2 2
Ac
第七章明渠流动ppt课件
特点： 1、有自由表面，各断面表压强都是大气压，重力对流动起 主要作用。 2、明渠底坡的改变对流速和水深有直接影响。坡度增大， 则流速增大 ，水深减小
7.1 明渠的分类
所示，亦就是说，明渠均匀流的水力坡度J 、测
压管线坡度Jp 及渠底坡度i彼此相等，即
J =Jp=i
（7-3）
在图7 - 4 所示均匀流动中取出断面1-1 和 断面2-2 之间的水体进行分析，作用在水体 上的力有重力G 、阻力F 、两断面上的动 水压力P1和P2，写流动方向的平衡方程：
P1+G sinθ-F- P2 =0 (3)明渠均匀流动中阻碍水流运动的摩擦阻力
h
b (h)h
2(
1 m2 m)
（7-10）
由式(7 - 10) 可知，水力最优梯形断面的宽深比βh仅是边坡 因数m 的函数。将上式依次代入A、χ关系式中，可得
R A (b mh)h b 2h 1 m2
由（7-10）式 2 1 m2 b / h 2m
Rh 2
（7-11）
上式说明水力最优梯形断面的水力半径等于水深的一半，且与边坡因数无 关。 对于矩形断面，以m=0代入式(7 - 10) 得βh=2 即b =2h ，说明水力最优矩 形断面的底宽为水深的两倍。
从式(7 - 6) 可以看出，当i，n 及A 给定后，要使渠道的通 过能力Q最大，则必须是水力半径R 最大，或湿周χ最小。 在面积相同的各种几何图形中，圆形具有最小的周界，故 管道的断面形式通常是圆形，对于明渠则为半圆形。但半 圆形断面施工困难，在天然土壤中开挖渠道，一般采用梯 形断面形式。
武大水力学习题第7章 明槽恒定流动
第七章明槽恒定流动1、缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。
( )2、棱柱形明渠中形成 S2型水面曲线时，其弗劳德数F r 沿程减小。
( )3、S2 型水面曲线是发生在 ( )(1) 缓坡渠道中的缓流 (2) 陡坡渠道中的缓流(3) 缓坡渠道中的急流 (4) 陡坡渠道中的急流4、在明渠渐变流中 ( )(1)总水头线一定平行于底坡线(2)总水头线与自由水面相重合(3)测压管水头线与自由水面一致(4)水面线与底坡线平行5、发生水跃的充分必要条件是 ( )(1)从层流过渡到紊流(2)从陡坡过渡到缓坡(3)从缓流过渡到急流(4)从急流过渡到缓流6、已知某水闸下游收缩断面水深h c0 = 0.6 m (相应的跃后水深h c0 = 3.5 m) ,临界水深 h c = 1.6 m，下游河道水深t = 1.4 m ,则闸下将发生 ( )(1)远离水跃 (2) 临界水跃 (3) 淹没水跃 (4) 急流7、明渠中发生M3、S3、H3、A3 型水面曲线时，其弗劳德数F r ( )(1)小于1 (2)等于1 (3)大于1 (4)无法确定8、有两条梯形断面渠道 1和 2，已知其流量、边坡系数、糙率和底宽均相同，但底坡i1 > i2 ,则其均匀流水深h01和h02的关系为 ( ) (1)h01> h02(2)h01< h02(3)h01= h02(4)无法确定9、有两条梯形断面渠道 1 和 2，已知其流量、边坡系数、底坡和糙率均相同，但底宽b1 > b2 ,则其均匀流水深h01和h02的关系为 ( ) (1)h01大于h02 (2)h01小于h02(3)相等 (4)无法确定10、有两条梯形断面渠道 1 和 2，其流量、边坡系数、底宽及底坡均相同，但糙率n1 > n2，则其均匀流水深h01和h02的关系为 ( )(1)h01大于 h02 (2)h01小于 h02(3)相等 (4) 无法确定11、有四条矩形断面棱柱形渠道，其过水断面面积、糙率、底坡均相同，其底宽b与均匀流水深h。
武大水力学教材第7章
第七章明渠恒定非均匀流由于产生明渠均匀流的条件非常严格，自然界中的水流条件很难满足，故实际中的人工渠道或天然河道中的水流绝大多数是非均匀流。
明渠非均匀流的特点是底坡线、水面线、总水头线彼此互不平行(如图7-1所示)。
产生明渠非均匀流的原因很多，例如明渠横断面的几何形状或尺寸的沿流程改变，粗糙度或底坡沿流程改变，在明渠中修建水工建筑物(闸、桥梁、涵洞等)，都能使明渠水流发生非均匀流。
明渠非均匀流中也存在渐变流和急变流，若流线是接近于相互平行的直线，或流线间夹角很小、流线的曲率半径很大，这种水流称为明渠非均匀渐变流。
反之，则为明渠非均匀急变流。
图7-1本章首先分析和讨论明渠非均匀流的一些基本概念和明渠急变流(水跃和水跌)，然后讨论明渠非均匀渐变流水深(或水位)沿程变化的基本方程，最后着重研究水面曲线变化规律，并进行水面线计算。
而本章的重点是明渠非均匀流中水面曲线变化的规律及其计算方法。
在实际工程中，例如，在桥渡勘测设计时，为了预计建桥后墩台对河流的影响，便需算出桥址附近的水位标高；在河渠上修建水电站，为了确定由于水位抬高所造成的水库淹没范围，亦要进行水面曲线的计算。
因明渠非均匀流的水深沿程变化，即h=f(s)，为了不致引起混乱，将明渠均匀流的水深称为正常水深，以h0表示。
§7-1 明渠水流的三种流态明渠水流有的比较平缓，象灌溉渠道中的水流和平原地区江河中的流动。
如果在明渠水流中有一障碍物，便可观察到障碍物上水深降低，障碍物前水位壅高能逆流上传到较远的地方(见图7-2a)；而明渠水流有的则非常湍急，像山区河道中的水流，过坝下溢的水流，跌水、瀑布和险滩地的水流。
如遇障碍物仅在石块附近隆起，障碍物上水深增加，障碍物干扰的影响不能问上游传播(见图7-2b)。
上述两种情况表明，明渠水流存在两种不同的流态。
它们对于所产生的干扰波(Disturbance Wave)的传播，有着不同的影响。
障碍物的存在可视为对水流发生的干扰，下面分析干扰波在明渠中传播的特点。
《眀渠恒定流动》PPT课件
均匀流
i＞0
10
二、明渠均匀流基本公式
1.明渠均匀流水力计算的基本公式
V C RJ C Ri
qv AV AC Ri K i
式中：R——水力半径（m），R=A/χ； χ——过水断面湿周，（m）； J——水力坡度； C——谢才系数（m1/2/s）。 K——明渠均匀流的流量模数， K AC R A——明渠均匀流正常水深的过水断面面积。 11
§7-1 明渠的分类
明渠(channel)：是人工渠道、天然河道以及不 满流管道统称为明渠。
明渠流(channel flow)：具有自由液面的流动称 为明渠流或无压流(free flow)。
S
2
S
明渠流动的特点
1.具有自由液面，为无压流(满管流为有压流)； 2.湿周是过水断面固体壁面与液体接触部分的周长； 3.重力是流体流动的动力，为重力流(管流则是压力)； 4.渠道的坡度影响水流的流速、水深。坡度增大，则流
1.水深h已定，求相应的底宽b
b
K AC R f (b)
K0
qv i
b
2.底宽b已定，求相应的水深h
b
k k0 h
K AC R f (h)
K0
qv i
h
h0
k
k0
22
3.宽深比β已定，求相应的b和h
小型渠道，按水力最优设计； b 2 1 m2 m h
大型土渠，考虑经济条件； b 3 ~ 5 h
问题
1. 水力最优断面是：
A、造价最低的渠道断面；
B、壁面粗糙系数最小的断面；
C、对一定流量具有最大断面面积的断面；
D、对一定的面积具有最小湿周的断面。
2. 顺坡明渠的底坡i：
水力学第七章(3)
dh / ds
在上游
i J
( ) 0
f
0
E s 0
产生水跌
Es 0
在下游
h h0
dh / ds
i J
0 ( )
f
0
0
与N-N线渐近相切
2
2
2
>
陡坡(i>icr)上c区的水面曲线
缓坡
平底坡
陡坡 >
h cr h 0 h
() (0)
1
水面线产生水跃
1
1
陡坡(i>icr)上a区的水面曲线
缓坡
平底坡
陡坡 >
h h cr h 0
反底
h h0
h h cr
J
f
Q /=K
2
2
iK 0 / K
2
2
i
i J
f
0
E s 0
临界坡 =
dh / ds
i J E s
f
( ) ( )
i J
0 ( )
f
0
Es 0
0
与N-N线渐近相切
2
2
2
>
临界底坡(i=icr)上的水面曲线
N-N线与K-K线重合，即没有b区，只有a区和c区， 也即只有a3型和c3型水面曲线。 a3型曲线的变化规律介于a1和a2之间，c3型曲线 的变化规律介于c1和c2之间，即a3和c3曲线只能 是两条水平线。
K N
1
a b h 01 i1＞ icr c
M N N M
水力学_第7章明渠均匀流
Q2 7.652 i 2 2 2 0.0042 C A R 64 2.552 0.52
1 2 iL 51 0.0042120 51.5m
例7.3一断面为梯形灌溉用土 渠，n 0.02, b 10m,m 1.5, i 0.0005 Q 16m3 / s, , 求正常水深 0。 h
第7章
7.1概述
明渠均匀流
1.河道与渠道的区别 2.明渠水流具有自由表面 3.明渠水流可以是恒定流或非恒定流 4.明渠水流一般是阻力平方区的紊流
7.1.1 明渠的底坡
i
dz 0 z z z sin 1 2 ds l l
明渠的三种坡度
7.1.2 明渠的横断面
天然河道断面
514 807 704
11.53 18.08 15.76
7.3.3明渠均匀流水力计算的其他问题 1、明渠水力最佳断面
当底坡，糙率选定后并规定过水断面积，使之通过的流量最大。 当底坡，糙率选定后并通过一定的流量，使通过的过水断面积最小。
5 1
QA0 nR i2 1 3 2 0
A0 i
2
3
2
n 0 3
A0 i R0 3 i n
2
1
2
A0 i
2
5
3
1
2
n 0 3
流量模数，当渠道断面 形状和尺寸及糙率一定 时，仅为水深的函数。
它的物理意义：当底坡 1时的流量。 i
7.3.2明渠均匀流水力计算三类基本问题
（1）验证渠道的输水能力
Q C0 A0 R0i f (m, b, h0 , n, i)
出口处渠底高程为 2 51m，求渡槽进口处渠底高 1。 程
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
23、明渠水流的弗劳德数Fr表示水流的_____力与_____力作用之比，可作为判别流态的标准，当
水流为急流时，_____力作用为主，Fr______，当水流为缓流时，_____力作用为主，Fr______。
24、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同)
25、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同)
38
26、定性绘出图示两段宽度不同的棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各
段糙率
相同)
27、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同)
28、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同)
m=1.04设计实用经济断
面:h=2.053m,b=6.574m,A=19.8m
2
,v=1.514m/s )
58、试证明：（1）水力最佳的梯形断面水力半径Rh/2；（2）给定过水断面面积A，边坡系数m1/3
流量Q16m/s
3
时，求水深h，问流速是否超过2.0m/s？(h=2.6m,v=1.86m/s<2m/s )
53、一梯形断面土渠，糙率n0.0225，边坡系数m1.5，底坡i0.0001，流量Q75m3/s，规定
流速v0.8m/s。试确定渠道的底宽和水深。(b=28.52m ,h0=2.86m )
54、一大型输水渠道为梯形断面，底坡i1/25000，糙率n0.015，设计流量Q500m3/s
别根据水力最佳断面条件和A/Am1.04的实用经济断面条件选择宽深比，确定正常水深h0和底
宽b，并校核流速是否满足0.6m/sv2.0m/s？((1)按水力最佳断面条
件:hm=3.006m,b=1.828m;Am=19.05m2,v=1.575m/s(2)按A/A
2,v=1.575m/s(2)按A/A
第七章明槽恒定流动
1、缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。()
2、棱柱形明渠中形成S2型水面曲线时，其弗劳德数Fr沿程减小。()
3、S2型水面曲线是发生在()
(1)缓坡渠道中的缓流(2)陡坡渠道中的缓流
(3)缓坡渠道中的急流(4)陡坡渠道中的急流
4、在明渠渐变流中()
(1)总水头线一定平行于底坡线(2)总水头线与自由水面相重合
9、有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、底坡和糙率均相同，但底宽b1>b2,
则其均匀流水深h01和h02的关系为()
(1)h01大于h02(2)h01小于h02(3)相等(4)无法确定
10、有两条梯形断面渠道1和2，其流量、边坡系数、底宽及底坡均相同，但糙率n1>n2，则
其均匀流水深h01和h02的关系为()
(3)测压管水头线与自由水面一致(4)水面线与底坡线平行
5、发生水跃的充分必要条件是()
(1)从层流过渡到紊流(2)从陡坡过渡到缓坡(3)从缓流过渡到急流(4)从急流过渡
到缓流
6、已知某水闸下游收缩断面水深hc0=0.6m(相应的跃后水深hc0=3.5m),临界水深hc=1.6
m，下游河道水深t= 1.4 m ,则闸下将发生()
29、下列两图中所绘水面线是否正确，试分析改正之。
30、宽矩形渠道由三段组成，均为长渠，三段渠道底宽均相等。AB渠段糙率为n1，BC渠段糙率为
n2，CD渠段糙率为n3，n1<n3<n2。三段渠道底坡相等(i>ic)。定性绘制水面线，并注明水
面线类型。
31、水库经长泄洪洞泄洪，泄洪洞断面为矩形，洞内水流为无压流，其纵剖面如图所示。洞后接一
12。
44、试分析以下三种水面线发生的可能性，如能发生，请说明发生的条件，曲线名称符号及h1和h2
的取值大小或范围。
45、图示为一矩形断面平底明渠中的水跃，水跃底部有一低坎。已知单宽流量q= 6 m2/s。跃前
水深h1=0.5m，水流作用在单宽低坎上的总压力()/2
2
Rgh。取动量校正系数为1。
1
(1)求跃后水深h2；(h3.55m
等宽的
矩形长陡坡，出口为平底矩形消能池。试定性绘出水面曲线，并标明型号。
39
hc0:收缩断面水深；ic:临界底坡;hc:临界水深；d:消能池池深。
32、一宽度b=1.0 m的矩形断面棱柱形渠道，通过流量qv=3.13 m
3/s时，正常水深h0=1.5m。
要求：
(1)判别该渠道底坡属于缓坡、陡坡或临界坡；
v)
3/s。若渠中发生水跃时，跃前水深h1=0.847、某矩形断面平底渠道，底宽b=7m，通过流量qv=40m
m。求该水跃的水头损失。(v2=40/(72.5)=2.28m/s；E0.64m)
48、梯形断面壤土渠道，已知通过流量Q10.5m3/s
，底宽b8.9m，边坡系数m1.5，正常水深
h01.25m，糙率n0.025，求底坡i和流速v。( i=0.000377 ,v=0.78m/s )
2；无低坎时h2=3.59m)
(2)此跃后水深与无低坎时的跃后水深相比，哪个大?大多少?
41
46、已知梯形断面渠道的底宽b=1m，边坡系数m=1。在水平渠段上的水跃共轭水深为h1=0.2m，
h2=0.6m，求通过渠道的流量qv。[梯形断面形心的深度hc=h(3b2bh)/6(bmh)]
(q0.849m3/s
49、有一灌溉干渠，断面为梯形，底宽b2.2m，边坡系数m1.5，实测流量Q8.11m3/s时，均
匀流水深h02m，在1800m长的顺直渠段水面落差h0.5m，求渠道的糙率n。(n=0.0228 )
50、一石渠的边坡系数m0.1，糙率n0.020，底宽b4.3m，水深h2.75m，底坡i1/2000，
19、在进行明渠渐变流水面曲线计算时，对于____流，控制断面应选在上游；对于____流，控制断
面应选在下游。
20、图示为一棱柱形明渠，两段渠道的断面形状、尺寸及底坡均相同，但糙率不同(n1<n2)。则
其正常水深h01和h02的比较是__________，临界水深hc1和hc2的比较是____________,临界
底பைடு நூலகம்ic1和ic2的比较是_______ _______。
21、棱柱形明渠恒定渐变流基本微分方程dh/ds=(i-J)/(1-Fr
2)表示水深h沿程变化规律，其
分子反映水流的
___________________，分母反映水流的____________________________。
22、平底棱柱形明渠的水跃函数为______________________________,水跃的前后水深以h和h
深的变化是____________。
17、在明渠水流中，发生____型水面曲线时，断面单位能量Es沿程增大；发生____型水面曲线时，
Es沿程减小。(各举一例)
18、若明渠均匀流水深h0=3m，相应流量的临界水深hc=1.5m，则弗劳德数Fr的范围为
_________________。
若流量不变，糙率n增大，则Fr______。
12、矩形明渠水流中，断面单位能量Es与势能h之比值Es/h=1.8时，水流的弗劳德数Fr为
()
(1)Fr>1.0(2)Fr<1.0(3)Fr=1.0(4)不定
37
13、M2型水面曲线发生在____坡上，其水流属于_____流。曲线的特征是
_____________________________ ______________________________。
(1)h01大于h02(2)h01小于h02(3)相等(4)无法确
定
11、有四条矩形断面棱柱形渠道，其过水断面面积、糙率、底坡均相同，其底宽b与均匀流水深h。
有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是()
(1)b1=4 m，h01=1m(2)b2=2 m，h02= 2m
(3)b3= 2.83 m，h03= 1.414m(4)b4= 2.67 m，h04= 1.5m
38、断面单位能量Es和单位重量液体总能量E有什么区别?明渠均匀流Es和E沿流是怎样变化
的?明渠非均匀流Es和E沿流是怎样变化的?
39、何谓断面单位能量?试叙述断面单位能量曲线的特征。
40、有一由两段不同底坡i1和i2的渠道相连接的棱柱形明渠，渠道断面为矩形，宽度b=3m。
3
当通过流量qv=15m/s时，已知i1和i2渠段的正常水深分别为h01=0.7m，h02=2m。要求：
(2)测得某断面水深h=1.25m，判别该处水流为缓流或急流，渠中发生何种水面曲线，绘出其图形。
33、底坡i=0.01的等宽矩形断面渠道，内盛静水。今在相距s=100 m两个断面测得水深分别为
h1=2m及h2=3 m。试导出微波波速C随距离S变化的关系式，并求出波从断面1到断面2所
需的时间t。( 20.3s )
34、有一梯形断面渠道，底坡i=0.0005，边坡系数m=1,糙率n=0.027，过水断面面积A＝10m2。
求水力最佳断面及相应的最大流量。若改为矩形断面，仍欲维持原有流量，且其糙率及底坡i均
不变，问其最佳尺寸如何?
( h=2.34m; b=1.94m; 9.19m
3/s; h=2.26m; b=4.53m )
(1)判别上、下游渠道各为何种底坡；
(2)确定水跃发生在哪一渠段上；
(3)定性绘出渠道的水面曲线，并注明曲线的名称。
41、图示为一渐变扩散渠段AB连接二棱柱形长渠。已知渠道断面为矩形，上游渠宽b1=3 m，正
常水深h01=1.8m，下游渠宽b2=4m，正常水深h02=2m，渐变段底坡i=0，上游端断面A处水深